JP2022522590A - Packaging substrate and semiconductor device including it - Google Patents
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Abstract
具現例は、パッケージング基板及び半導体装置に関するものであって、半導体素子を含む素子部;及び前記素子部と電気的に連結されるパッケージング基板;を含み、前記パッケージング基板にガラス基板をコアとして適用することによって半導体素子とマザーボードとの間をより近く連結し、電気的信号が最大限短い距離で伝達されるようにする。そこで、信号伝達速度などの電気的特性を大きく向上させ、寄生素子の発生を実質的に防止することによって絶縁膜処理工程をより単純化させることができ、高速回路に適用可能なパッケージング基板を提供する。【選択図】図4An embodiment relates to a packaging substrate and a semiconductor device, which includes an element portion including a semiconductor element; and a packaging substrate electrically connected to the element portion; and has a glass substrate as a core in the packaging substrate. By applying as, the semiconductor device and the motherboard are connected closer to each other so that the electric signal is transmitted in the shortest possible distance. Therefore, by greatly improving the electrical characteristics such as the signal transmission speed and substantially preventing the generation of parasitic elements, the insulating film processing process can be further simplified, and a packaging substrate applicable to high-speed circuits can be obtained. offer. [Selection diagram] FIG. 4
Description
具現例は、パッケージング基板及びこれを含む半導体装置に関する。 An embodiment relates to a packaging substrate and a semiconductor device including the packaging substrate.
[連関した出願との相互参照] [Cross-reference with related applications]
本出願は、2019年3月7日に出願された米国仮出願特許出願番号62/814,945、及び2019年3月7日に出願された米国仮出願特許出願番号62/814,949による優先権の利益を有し、前記優先権の基礎出願の内容は、いずれも本出願の内容として含まれる。 This application is prioritized by US Provisional Application Patent Application No. 62 / 814,945 filed March 7, 2019 and US Provisional Application Patent Application No. 62 / 814,949 filed March 7, 2019. The contents of the basic application of the priority right, which has the benefit of the right, are all included as the contents of this application.
電子部品を製作するにおいて、半導体ウエハに回路を具現することを前工程(FE:Front-End)と言い、ウエハを実際の製品で使用可能な状態に組み立てることを後工程(BE:Back-End)と言い、この後工程にパッケージング工程が含まれる。 In manufacturing electronic components, embodying a circuit on a semiconductor wafer is called the pre-process (FE: Front-End), and assembling the wafer into a state that can be used in an actual product is called the post-process (BE: Back-End). ), And this post-process includes a packaging process.
最近の電子製品の急速な発展を可能にした半導体産業の4つの核心技術としては、半導体技術、半導体パッケージング技術、製造工程技術、ソフトウェア技術がある。半導体技術は、マイクロ以下のナノ単位の線幅、千万個以上のセル、高速動作、多くの熱放出などの多様な形態に発展しているが、相対的にこれを完璧にパッケージングする技術がサポートされていない。そこで、半導体の電気的性能は、半導体技術自体の性能よりは、パッケージング技術及びこれによる電気的接続によって決定されることもある。 The four core technologies of the semiconductor industry that have enabled the rapid development of electronic products in recent years are semiconductor technology, semiconductor packaging technology, manufacturing process technology, and software technology. Semiconductor technology has evolved into various forms such as nano-scale line widths below the micro level, more than 10 million cells, high-speed operation, and a large amount of heat release, but it is a technology that relatively perfectly packages these. Is not supported. Therefore, the electrical performance of a semiconductor may be determined by the packaging technology and the electrical connection thereof, rather than the performance of the semiconductor technology itself.
パッケージング基板の材料としては、セラミック又は樹脂が適用される。セラミック基板の場合は、抵抗値が高いか誘電率が高いので、高性能高周波の半導体素子を搭載することが容易でない。樹脂基板の場合は、相対的に高性能高周波の半導体素子を搭載することはできるが、配線のピッチ縮小に限界がある。 As the material of the packaging substrate, ceramic or resin is applied. In the case of a ceramic substrate, it is not easy to mount a high-performance high-frequency semiconductor element because the resistance value is high or the dielectric constant is high. In the case of a resin substrate, a relatively high-performance high-frequency semiconductor element can be mounted, but there is a limit to the reduction of the wiring pitch.
近年、ハイエンド用パッケージング基板にシリコンやガラスを適用した研究が進行中である。シリコンやガラス基板に貫通穴を形成し、導電性物質をこの貫通穴に適用することによって、素子とマザーボードとの間の配線の長さが短くなり、優れた電気的特徴を有することができる。 In recent years, research is underway to apply silicon and glass to high-end packaging substrates. By forming a through hole in a silicon or glass substrate and applying a conductive substance to the through hole, the length of the wiring between the element and the motherboard can be shortened, and excellent electrical characteristics can be obtained.
関連した先行文献として、 As a related precedent,
韓国公開特許公報第10-2019-0008103号、 Korean Published Patent Gazette No. 10-2019-0008103,
韓国公開特許公報第10-2016-0114710号、 Korean Published Patent Gazette No. 10-2016-0114710,
韓国登録特許公報第10-1468680号などがある。 There is a Korean registered patent gazette No. 10-1468680 and the like.
具現例の目的は、ガラス基板を適用することによって、より集積化されたパッケージング基板及びこれを含む半導体装置を提供することにある。 An object of the embodiment is to provide a more integrated packaging substrate and a semiconductor device including the packaging substrate by applying a glass substrate.
前記目的を達成するために、一具現例に係る半導体装置は、 In order to achieve the above object, the semiconductor device according to one embodiment is
1以上の半導体素子が位置する半導体素子部;前記半導体素子と電気的に連結されるパッケージング基板;及び前記パッケージング基板と電気的に連結され、前記半導体素子に外部の電気的信号を伝達し、前記半導体素子を互いに連結するマザーボード;を含み、 A semiconductor device portion in which one or more semiconductor elements are located; a packaging substrate electrically connected to the semiconductor element; and electrically connected to the packaging substrate to transmit an external electrical signal to the semiconductor element. , A motherboard that connects the semiconductor devices to each other;
前記パッケージング基板は、コア層、及び前記コア層上に位置する上部層を含み、 The packaging substrate includes a core layer and an upper layer located on the core layer.
前記コア層は、ガラス基板及びコアビアを含み、 The core layer includes a glass substrate and a core via.
前記ガラス基板は、互いに向かい合う第1面及び第2面を有し、 The glass substrate has a first surface and a second surface facing each other.
前記コアビアは、前記ガラス基板を厚さ方向に貫通するものであって、多数個配置され、 The core vias penetrate the glass substrate in the thickness direction, and a large number of the core vias are arranged.
前記コア層は、前記ガラス基板又はコアビアの表面上に位置するコア分配層を含み、 The core layer includes a core distribution layer located on the surface of the glass substrate or core via.
前記コア分配層は、少なくともその一部が前記コアビアを介して前記第1面上の電気伝導性層と前記第2面上の電気伝導性層とを電気的に連結し、 At least a part of the core distribution layer electrically connects the electrically conductive layer on the first surface and the electrically conductive layer on the second surface via the core via.
前記上部層は、前記第1面上に位置し、前記コア分配層と外部の半導体素子部とを電気的に連結する電気伝導性層を含み、 The upper layer includes an electrically conductive layer located on the first surface and electrically connecting the core distribution layer and an external semiconductor element portion.
前記コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さは、前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの幅と同じがそれより厚くてもよい。 The thickness of the thin electric conductive layer of the core distribution layer may be the same as the width of the thin electric conductive layer of the upper layer, but may be thicker than that.
一具現例において、前記コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さは、前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの幅を基準にして1倍乃至12倍厚くてもよい。 In one embodiment, the thickness of the thin electric conductive layer of the core distribution layer may be 1 to 12 times thicker than the width of the thin electric conductive layer of the upper layer.
一具現例において、上部絶縁層及び上部分配パターンを含み、 In one embodiment, the upper insulating layer and the upper distribution pattern are included.
前記上部絶縁層は前記第1面上に位置し、 The upper insulating layer is located on the first surface and is located on the first surface.
前記上部分配パターンは、前記コア分配層とその少なくとも一部が電気的に連結される電気伝導性層として前記上部絶縁層に内蔵され、 The upper distribution pattern is incorporated in the upper insulating layer as an electrically conductive layer in which at least a part thereof is electrically connected to the core distribution layer.
前記上部分配パターンは、少なくともその一部に微細パターンを含み、 The upper distribution pattern contains at least a part thereof and a fine pattern.
前記微細パターンの幅及び間隔はそれぞれ4μm未満であってもよい。 The width and spacing of the fine patterns may each be less than 4 μm.
一具現例において、第2面分配パターンは、前記第2面上に位置する電気伝導性層で、 In one embodiment, the second surface distribution pattern is an electrically conductive layer located on the second surface.
前記第2面分配パターンのうち厚いものの幅は、前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの幅の1倍乃至20倍であってもよい。 The width of the thick second surface distribution pattern may be 1 to 20 times the width of the thin electrical conductive layer of the upper layer.
前記目的を達成するために、他の一具現例に係るパッケージング基板は、 In order to achieve the above object, the packaging substrate according to another embodiment is
コア層、及び前記コア層上に位置する上部層を含み、 Including a core layer and an upper layer located on the core layer.
前記コア層は、ガラス基板及びコアビアを含み、 The core layer includes a glass substrate and a core via.
前記ガラス基板は、互いに向かい合う第1面及び第2面を有し、 The glass substrate has a first surface and a second surface facing each other.
前記コアビアは、前記ガラス基板を厚さ方向に貫通するものであって、多数個配置され、 The core vias penetrate the glass substrate in the thickness direction, and a large number of the core vias are arranged.
前記コア層は、前記ガラス基板又はコアビアの表面上に位置するコア分配層を含み、 The core layer includes a core distribution layer located on the surface of the glass substrate or core via.
前記コア分配層は、少なくともその一部が前記コアビアを介して前記第1面上の電気伝導性層と前記第2面上の電気伝導性層とを電気的に連結し、 At least a part of the core distribution layer electrically connects the electrically conductive layer on the first surface and the electrically conductive layer on the second surface via the core via.
前記上部層は、前記第1面上に位置し、前記コア分配層と外部の半導体素子部とを電気的に連結する電気伝導性層を含み、 The upper layer includes an electrically conductive layer located on the first surface and electrically connecting the core distribution layer and an external semiconductor element portion.
前記コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さは、前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの幅と同じがそれより厚くてもよい。 The thickness of the thin electric conductive layer of the core distribution layer may be the same as the width of the thin electric conductive layer of the upper layer, but may be thicker than that.
前記目的を達成するために、他の一具現例に係る半導体装置は、 In order to achieve the above object, the semiconductor device according to another embodiment is
1以上の半導体素子が位置する半導体素子部;前記半導体素子と電気的に連結されるパッケージング基板;及び前記パッケージング基板と電気的に連結され、前記半導体素子に外部の電気的信号を伝達し、前記半導体素子を互いに連結するマザーボード;を含み、 A semiconductor device portion in which one or more semiconductor elements are located; a packaging substrate electrically connected to the semiconductor element; and electrically connected to the packaging substrate to transmit an external electrical signal to the semiconductor element. , A motherboard that connects the semiconductor devices to each other;
前記パッケージング基板は、コア層、及び前記コア層上に位置する上部層を含み、 The packaging substrate includes a core layer and an upper layer located on the core layer.
前記コア層は、ガラス基板及びコアビアを含み、 The core layer includes a glass substrate and a core via.
前記ガラス基板は、互いに向かい合う第1面及び第2面を有し、 The glass substrate has a first surface and a second surface facing each other.
前記コアビアは、前記ガラス基板を厚さ方向に貫通するものであって、多数個配置され、 The core vias penetrate the glass substrate in the thickness direction, and a large number of the core vias are arranged.
前記コア層は、前記ガラス基板又はコアビアの表面上に位置するコア分配層を含み、 The core layer includes a core distribution layer located on the surface of the glass substrate or core via.
前記コア分配層は、少なくともその一部が前記コアビアを介して前記第1面上の電気伝導性層と前記第2面上の電気伝導性層とを電気的に連結し、 At least a part of the core distribution layer electrically connects the electrically conductive layer on the first surface and the electrically conductive layer on the second surface via the core via.
前記上部層は、前記第1面上に位置し、前記コア分配層と外部の半導体素子部とを電気的に連結する電気伝導性層を含み、 The upper layer includes an electrically conductive layer located on the first surface and electrically connecting the core distribution layer and an external semiconductor element portion.
前記コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さは、前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さと同じがそれより厚くてもよい。 The thickness of the thin electric conductive layer of the core distribution layer may be the same as the thickness of the thin electric conductive layer of the upper layer, but may be thicker than that.
一具現例において、前記コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さは、前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さを基準にして0.7倍乃至12倍厚くてもよい。 In one embodiment, the thickness of the thin electric conductive layer of the core distribution layer may be 0.7 to 12 times thicker than the thickness of the thin electric conductive layer of the upper layer. good.
一具現例において、上部絶縁層及び上部分配パターンを含み、 In one embodiment, the upper insulating layer and the upper distribution pattern are included.
前記上部絶縁層は前記第1面上に位置し、 The upper insulating layer is located on the first surface and is located on the first surface.
前記上部分配パターンは、前記コア分配層とその少なくとも一部が電気的に連結される電気伝導性層として前記上部絶縁層に内蔵され、 The upper distribution pattern is incorporated in the upper insulating layer as an electrically conductive layer in which at least a part thereof is electrically connected to the core distribution layer.
前記上部分配パターンは、少なくともその一部に微細パターンを含み、 The upper distribution pattern contains at least a part thereof and a fine pattern.
前記微細パターンの幅及び間隔はそれぞれ4μm未満であってもよい。 The width and spacing of the fine patterns may each be less than 4 μm.
一具現例において、第2面分配パターンは、前記第2面上に位置する電気伝導性層で、 In one embodiment, the second surface distribution pattern is an electrically conductive layer located on the second surface.
前記第2面分配パターンのうち厚いものの幅は、前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さの0.7倍乃至20倍であってもよい。 The width of the thick second surface distribution pattern may be 0.7 to 20 times the thickness of the thin electrical conductive layer of the upper layer.
前記目的を達成するために、他の一具現例に係るパッケージング基板は、 In order to achieve the above object, the packaging substrate according to another embodiment is
コア層、及び前記コア層上に位置する上部層を含み、 Including a core layer and an upper layer located on the core layer.
前記コア層は、ガラス基板及びコアビアを含み、 The core layer includes a glass substrate and a core via.
前記ガラス基板は、互いに向かい合う第1面及び第2面を有し、 The glass substrate has a first surface and a second surface facing each other.
前記コアビアは、前記ガラス基板を厚さ方向に貫通するものであって、多数個配置され、 The core vias penetrate the glass substrate in the thickness direction, and a large number of the core vias are arranged.
前記コア層は、前記ガラス基板又はコアビアの表面上に位置するコア分配層を含み、 The core layer includes a core distribution layer located on the surface of the glass substrate or core via.
前記コア分配層は、少なくともその一部が前記コアビアを介して前記第1面上の電気伝導性層と前記第2面上の電気伝導性層とを電気的に連結し、 At least a part of the core distribution layer electrically connects the electrically conductive layer on the first surface and the electrically conductive layer on the second surface via the core via.
前記上部層は、前記第1面上に位置し、前記コア分配層と外部の半導体素子部とを電気的に連結する電気伝導性層を含み、 The upper layer includes an electrically conductive layer located on the first surface and electrically connecting the core distribution layer and an external semiconductor element portion.
前記コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さは、前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さと同じがそれより厚くてもよい。 The thickness of the thin electric conductive layer of the core distribution layer may be the same as the thickness of the thin electric conductive layer of the upper layer, but may be thicker than that.
具現例のパッケージング基板及びこれを含む半導体装置は、半導体素子とマザーボードとの間をより近く連結し、電気的信号が最大限短い距離で伝達されるようにし、信号伝達速度などの電気的特性を大きく向上させることができる。 The packaging substrate of the embodiment and the semiconductor device including it connect the semiconductor element and the motherboard closer to each other so that the electric signal is transmitted in the shortest possible distance, and the electric characteristics such as the signal transmission speed are obtained. Can be greatly improved.
また、基板のコアとして適用するガラス基板は、それ自体が絶縁体であるので、既存のシリコンコアに比べて寄生素子が発生するおそれがほとんどなく、絶縁膜処理工程をより単純化させることができ、高速回路にも適用が可能である。 Further, since the glass substrate applied as the core of the substrate itself is an insulator, there is almost no possibility that parasitic elements are generated as compared with the existing silicon core, and the insulating film treatment process can be further simplified. , Can also be applied to high-speed circuits.
併せて、シリコンが丸いウエハの形態で製造される場合と異なり、ガラス基板が大型パネルの形態で製造されるので、大量製造が比較的容易になり、経済性をより向上させることができる。 At the same time, unlike the case where silicon is manufactured in the form of a round wafer, the glass substrate is manufactured in the form of a large panel, so that mass production becomes relatively easy and economic efficiency can be further improved.
以下、具現例の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、実施例について添付の図面を参考にして詳細に説明する。しかし、具現例は、様々な異なる形態で具現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。明細書全体にわたって類似する部分に対しては同一の図面符号を付した。 Hereinafter, the examples will be described in detail with reference to the attached drawings so that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the embodiment belongs can easily carry out the examples. However, the embodiment can be embodied in various different forms and is not limited to the examples described herein. The same drawing reference numerals are given to similar parts throughout the specification.
本明細書全体において、マーカッシュ形式の表現に含まれた「これらの組み合わせ」という用語は、マーカッシュ形式の表現に記載された各構成要素からなる群から選ばれる1つ以上の混合又は組み合わせを意味するものであって、前記各構成要素からなる群から選ばれる1つ以上を含むことを意味する。 As used herein, the term "combinations thereof" as used in a Markush-style representation means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of each component described in the Markush-style representation. It is meant to include one or more selected from the group consisting of the above-mentioned components.
本明細書全体において、「第1」、「第2」又は「A」、「B」などの用語は、同一の用語を互いに区別するために使用される。また、単数の表現は、文脈上、明らかに異なる意味を有さない限り、複数の表現を含む。 Throughout this specification, terms such as "first", "second" or "A", "B" are used to distinguish the same terms from each other. Also, a singular expression includes multiple expressions unless they have a distinctly different meaning in context.
本明細書において、「~系」は、化合物内に「~に該当する化合物」又は「~の誘導体」を含むものを意味し得る。 As used herein, the term "~ system" may mean a compound containing "a compound corresponding to ..." or "a derivative of ...".
本明細書において、A上にBが位置するということは、A上に直接当接してBが位置したり、又はそれらの間に別の層が位置しながらA上にBが位置することを意味し、Aの表面に当接してBが位置することに限定して解釈されない。 In the present specification, the fact that B is located on A means that B is located on A in direct contact with A, or that B is located on A while another layer is located between them. It means that it is not construed as being limited to the position of B in contact with the surface of A.
本明細書において、A上にBが連結されるということは、AとBが直接連結されたり、又はAとBがその間の他の構成要素を介して連結されることを意味し、特別な言及がない限り、AとBが直接連結されることに限定して解釈されない。 In the present specification, the fact that B is concatenated on A means that A and B are directly concatenated, or A and B are concatenated via other components in between, which is special. Unless otherwise stated, it is not construed as being limited to the direct connection of A and B.
本明細書において、単数の表現は、特に説明がなければ、文脈上解釈される単数又は複数を含む意味に解釈される。 In the present specification, the expression of the singular is construed as meaning including the singular or the plural, which is interpreted in context, unless otherwise specified.
発明者らは、より集積化され、薄い厚さで高性能を発揮できる半導体装置を開発する過程で、素子自体のみならず、パッケージングに対する部分が性能向上において重要な要素であることを認識し、これに対して研究する中で、既存のインターポーザと有機基板のように2層以上のコアをパッケージング基板としてマザーボード上に適用していた場合と異なり、ガラスコアを単一層で適用し、貫通ビアの形状、これに形成される電気伝導性層の幅、厚さなどを制御する方法を適用することによって、パッケージング基板をより薄くし、半導体装置の電気的特性を向上できることを確認し、発明を完成した。 In the process of developing a semiconductor device that is more integrated and capable of exhibiting high performance with a thin thickness, the inventors recognized that not only the element itself but also the packaging part is an important factor in improving performance. In my research on this, unlike the case where two or more layers of cores were applied on the motherboard as a packaging substrate like the existing interposer and organic substrate, the glass core was applied in a single layer and penetrated. By applying a method of controlling the shape of the via and the width and thickness of the electrically conductive layer formed on the via, it was confirmed that the packaging substrate could be made thinner and the electrical characteristics of the semiconductor device could be improved. Completed the invention.
図1は、具現例の一実施例に係る半導体装置の断面を説明する概念図で、図2は、具現例の他の一実施例に係るパッケージング基板の断面を説明する概念図で、図3は、具現例で適用するコアビアの断面を説明する概念図で、図4及び図5は、それぞれ実施例に係るパッケージング基板の断面の一部を説明する詳細概念図(丸は、上面又は底面で観察した状態を示す。)である。以下、図1乃至図5を参考にして、具現例をより詳細に説明する。 FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a cross section of a semiconductor device according to an embodiment of the embodiment, and FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a cross section of a packaging substrate according to another embodiment of the embodiment. 3 is a conceptual diagram for explaining a cross section of the core via applied in the embodiment, and FIGS. 4 and 5 are detailed conceptual diagrams for explaining a part of the cross section of the packaging substrate according to the embodiment, respectively. It shows the state observed on the bottom surface.). Hereinafter, the embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 5.
前記目的を達成するために、具現例に係る半導体装置100は、1以上の半導体素子32、34、36が位置する半導体素子部30;前記半導体素子と電気的に連結されるパッケージング基板20;及び前記パッケージング基板と電気的に連結され、前記半導体素子に外部の電気的信号を伝達し、前記半導体素子を互いに連結するマザーボード10;を含む。
In order to achieve the above object, the
他の具現例に係るパッケージング基板20は、コア層22;及び上部層26;を含む。
The
前記半導体素子部30は、半導体装置に実装される各素子を意味し、接続電極などによって前記パッケージング基板20に実装される。具体的には、前記半導体素子部30としては、例えば、CPU、GPUなどの演算素子(第1素子:32、第2素子:34)、メモリチップなどの記憶素子(第3素子、36)などが適用され得るが、半導体装置に実装される半導体素子であれば制限なく適用可能である。
The
前記マザーボード10としては、印刷回路基板、印刷配線基板などのマザーボードが適用され得る。
As the
前記パッケージング基板20は、コア層22;及び前記コア層の一面上に位置する上部層26;を含む。
The
前記パッケージング基板20は、選択的にコア層の下側に位置する下部層29をさらに含むことができる。
The
前記コア層22は、ガラス基板21;前記ガラス基板を厚さ方向に貫通する多数のコアビア23;及び前記ガラス基板又はコアビアの表面上に位置し、少なくともその一部が前記コアビアを介して前記第1面と前記第2面上の電気伝導性層を電気的に連結する電気伝導性層が位置するコア分配層24;を含む。
The
前記ガラス基板21は、互いに向かい合う第1面213及び第2面214を有し、この二つの面は互いに概して平行であり、ガラス基板の全体にわたって一定の厚さを有する。
The
前記ガラス基板21には、前記第1面及び前記第2面を貫通するコアビア23が位置する。
A core via 23 penetrating the first surface and the second surface is located on the
半導体装置のパッケージング基板は、既存にはシリコン基板と有機基板とが積層された形態で形成された。シリコン基板の場合は、半導体という特性上、高速回路に適用したときに寄生素子が発生するおそれがあり、電力損失が相対的に大きいという短所があった。また、有機基板の場合は、より複雑になる分配パターンを形成するために大面積化が必要であるが、これは、超小型化される電子機器の製造の流れと符合していない。定められた大きさ内で複雑な分配パターンを形成するためには、実質的にパターン微細化が必要であるが、有機基板に適用する高分子などの素材の特性上、パターン微細化に実質的な限界があった。 The packaging substrate of a semiconductor device has already been formed in a form in which a silicon substrate and an organic substrate are laminated. In the case of a silicon substrate, due to the characteristics of a semiconductor, there is a possibility that a parasitic element may occur when applied to a high-speed circuit, and there is a disadvantage that the power loss is relatively large. Further, in the case of an organic substrate, it is necessary to increase the area in order to form a more complicated distribution pattern, but this does not match the flow of manufacturing electronic devices to be ultra-miniaturized. In order to form a complicated distribution pattern within a specified size, it is practically necessary to miniaturize the pattern, but due to the characteristics of materials such as polymers applied to organic substrates, it is practically possible to miniaturize the pattern. There was a limit.
具現例では、このような問題を解決する方法として、ガラス基板21をコア層22の支持体として適用する。また、ガラス基板と共に、ガラス基板を貫通して形成されたコアビア23を適用することによって、電気的流れの長さをより短縮し、より小型化され、より速い反応、より少ない損失特性を有するパッケージング基板20を提供する。
In the embodiment, the
前記ガラス基板21としては、半導体に適用されるガラス基板を適用することが好ましく、例えば、ホウケイ酸ガラス基板、無アルカリガラス基板などが適用可能であるが、これに限定されない。
As the
前記ガラス基板21の厚さは、1,000μm以下であってもよく、100μm~1,000μmであってもよく、100μm~700μmであってもよい。より具体的には、前記ガラス基板21の厚さは100μm~500μmであってもよい。より薄いパッケージング基板を形成することが、電気的信号の伝達をより効率化できるという点で有利であるが、支持体としての役割もしなければならないので、前記厚さを有するガラス基板21を適用することが好ましい。ここで、ガラス基板の厚さは、ガラス基板上に位置する電気伝導性層の厚さを除いたガラス基板自体の厚さを意味する。
The thickness of the
前記ガラス基板21は、前記ガラス基板21と共にコアビア23を有する。前記コアビア23は、前記ガラス基板21の予め定められた領域を除去する方式で形成されてもよく、具体的には、物理及び/又は化学的な方法で板状ガラスをエッチングすることによって形成されてもよい。
The
具体的には、前記コアビア23の形成時には、ガラス基板の表面にレーザーなどの方式で欠陥(溝)を形成した後、化学的にエッチングする方式、レーザーエッチングなどが適用され得るが、これに限定されない。 Specifically, at the time of forming the core via 23, a method of forming a defect (groove) on the surface of the glass substrate by a method such as a laser and then chemically etching, a method of laser etching, or the like can be applied, but the present invention is limited to this. Not done.
前記コアビア23は、前記第1面と接する第1開口部233;前記第2面と接する第2開口部234;及び前記第1開口部と前記第2開口部とを連結する全体のコアビアにおいてその内径が最も狭い区域である最小内径部235;を含む。
The core via 23 is the
前記第1開口部の直径(CV1)と前記第2開口部の直径(CV2)は、実質的に異なってもよく、実質的に同一であってもよい。 The diameter of the first opening (CV1) and the diameter of the second opening (CV2) may be substantially different or substantially the same.
前記最小内径部は、前記第1開口部又は前記第2開口部に位置することができ、このとき、コアビアは、円筒形又は(切り取られた)三角錐形のコアビアであってもよい。この場合、前記最小内径部の直径(CV3)は、前記第1開口部及び前記第2開口部のうち小さいものの直径に該当する。 The minimum inner diameter can be located at the first opening or the second opening, where the core vias may be cylindrical or (cut) triangular pyramidal core vias. In this case, the diameter (CV3) of the minimum inner diameter portion corresponds to the diameter of the smaller one of the first opening and the second opening.
前記最小内径部は、前記第1開口部と前記第2開口部との間に位置し、このとき、コアビアはバレル型のコアビアであってもよい。この場合、最小内径部の直径(CV3)は、前記第1開口部の直径及び前記第2開口部の直径のうち大きいものより小さくてもよい。 The minimum inner diameter portion is located between the first opening portion and the second opening portion, and at this time, the core via may be a barrel type core via. In this case, the diameter of the minimum inner diameter portion (CV3) may be smaller than the diameter of the first opening and the diameter of the second opening, which are larger.
前記コア分配層24は、前記ガラス基板の第1面と第2面とを貫通ビアを介して電気的に連結する電気伝導性層であるコア分配パターン241と、前記コア分配パターンを覆うコア絶縁層223とを含む。
The
前記コア層22は、その内部にコアビアを通じて電気伝導性層が形成され、ガラス基板21を横切る電気的通路としての役割をし、比較的短い距離でガラス基板の上部と下部とを連結し、より速い電気的信号の伝達及び低損失の特性を有することができる。
The
前記コア分配パターン241は、前記ガラス基板の第1面213と第2面214とをコアビア23を介して電気的に連結するパターンであって、具体的には、前記第1面213の少なくとも一部上に位置する電気伝導性層である第1面分配パターン241aと、前記第2面214の少なくとも一部上に位置する電気伝導性層である第2面分配パターン241cと、前記第1面分配パターンと前記第2面分配パターンとを前記コアビア23を介して互いに電気的に連結する電気伝導性層であるコアビア分配パターン241bとを含む。前記各電気伝導性層としては、例えば、銅めっき層が適用され得るが、これに限定されない。
The
前記コアビア23は、前記第1面と接する第1開口部233;前記第2面と接する第2開口部234;及び前記第1開口部と前記第2開口部とを連結する全体のコアビアにおいてその内径が最も狭い区域である最小内径部235;を含む。
The core via 23 is the
前記ガラス基板21は、上部及び下部にそれぞれ半導体素子部30及びマザーボード10を連結する中間役割及び仲介役割をし、前記コアビア23は、これらの電気的信号を伝達する通路としての役割をするので、信号の伝逹を円滑にする。
Since the
前記第1面開口部の直径及び前記第2面開口部の直径のうち大きいもので測定した電気伝導性層の厚さは、コアビアのうち最小内径を有する部分上に形成された電気伝導性層の厚さと同じかそれより厚くてもよい。 The thickness of the electrically conductive layer measured by the larger of the diameter of the first surface opening and the diameter of the second surface opening is the electric conductive layer formed on the portion of the core via having the minimum inner diameter. It may be as thick as or thicker than.
前記コア分配層24は、ガラス基板上に形成される電気伝導性層であって、ASTM D3359による付着力テスト(Cross Cut Adhesion Test)値が4B以上以上を満足することができ、具体的には5B以上を満足することができる。また、コア分配層24である電気伝導性層は、前記ガラス基板に対して3N/cm以上の接着力を有することができ、4.5N/cm以上の接合力を有することができる。このような接合力の程度を満足する場合、パッケージング基板として適用するのに十分な基板-電気伝導性層間の接合力を有する。
The
前記第1面213上には上部層26が位置する。
The
前記上部層26は、上部分配層25と、前記上部分配層上に位置する上面接続層27とを含み、前記上部層26の最上面は、半導体素子部の接続電極が直接当接し得る開口部が形成されたカバー層60によって保護され得る。
The
前記上部分配層25は、前記第1面上に位置する上部絶縁層253と、予め定められたパターンを有し、前記コア分配層24とその少なくとも一部が電気的に連結される電気伝導性層として前記上部絶縁層に内蔵される上部分配パターン251とを含む。
The
前記上部絶縁層253としては、半導体素子やパッケージング基板に絶縁体層として適用するものであればいずれも適用可能であり、例えば、フィラーが含まれたエポキシ樹脂などが適用され得るが、これに限定されない。
As the upper insulating
前記絶縁体層は、コーティング層を形成して硬化する方式で形成されてもよく、未硬化又は半硬化状態でフィルム化された絶縁体フィルムを前記コア層にラミネートして硬化する方法で形成されてもよい。このとき、感圧ラミネーション方法などを適用すると、コアビア内部の空間にまで前記絶縁体が埋め込まれ、効率的な工程進行が可能である。また、複層の絶縁体層を積層して適用したときにも絶縁体層間の実質的な区分が難しい場合があり、複数の絶縁体層を上部絶縁層と総称する。また、コア絶縁層223及び上部絶縁層253には同一の絶縁材料が適用されてもよく、このとき、その境界が実質的に区分されない場合がある。
The insulator layer may be formed by a method of forming a coating layer and curing, or is formed by a method of laminating an insulator film formed into a film in an uncured or semi-cured state on the core layer and curing the film. You may. At this time, if a pressure-sensitive lamination method or the like is applied, the insulator is embedded even in the space inside the core via, and efficient process progress is possible. Further, even when a plurality of insulator layers are laminated and applied, it may be difficult to substantially separate the insulator layers, and the plurality of insulator layers are collectively referred to as an upper insulating layer. Further, the same insulating material may be applied to the core insulating
前記上部分配パターン251は、予め設定された形態で前記上部絶縁層253内に位置する電気伝導性層を意味し、例えば、ビルド-アップレイヤ方式で形成され得る。具体的には、絶縁体層を形成し、絶縁体層の不必要な部分を除去した後、銅めっきなどの方式で電気伝導性層を形成し、選択的に電気伝導性層のうち不必要な部分を除去した後、この電気伝導性層上に再び絶縁体層を形成し、再び不必要な部分を除去した後、めっきなどの方式で電気伝導性層を形成する方式を繰り返すことによって、意図するパターンで垂直又は水平方向に電気伝導性層が形成された上部分配パターン251を形成することができる。
The
前記上部分配パターン251は、コア層22と半導体素子部30との間に位置するので、半導体素子部30への電気的信号の伝達が円滑に進められ、意図する複雑なパターンが十分に収容され得るように、少なくともその一部に微細パターンを含むように形成する。このとき、微細パターンの幅及び間隔は、それぞれ約4μm未満であってもよく、約3.5μm以下であってもよく、約3μm以下であってもよく、約2.5μm以下であってもよく、約1μm~約2.3μmであってもよい。前記間隔は、互いに隣り合う微細パターン間の間隔であってもよい(以下、微細パターンに対する説明は同一である)。
Since the
上部分配パターン251に微細パターンが含まれるように形成するためには、具現例では、少なくとも二つ以上の方法を適用する。
In order to form the
その一つの方法は、パッケージング基板のガラス基板としてガラス基板21を適用する。前記ガラス基板21は、表面粗さ(Ra)が10オングストローム以下であって、相当平坦な表面特性を有することができ、その結果、微細パターンの形成に及ぼす支持体基板の表面モホロジーの影響を最小化することができる。
One method is to apply the
他の一つの方法は、前記絶縁体の特性に基づく。前記絶縁体の場合、レジンと共にフィラー成分を適用する場合が多いが、前記フィラーとしては、シリカ粒子などの無機系粒子が適用され得る。無機系粒子がフィラーとして絶縁体に適用される場合、この無機系粒子の大きさが微細パターンの形成有無に影響を及ぼし得るが、具現例で適用する絶縁体は、その平均直径が約150nm以下の粒子型フィラーを含み、具体的には、平均直径が約1nm~約100nmの粒子型フィラーを含む。このような特徴は、絶縁体に必要な物性を一定水準以上に維持しながら数マイクロメートル単位の幅を有する電気伝導性層の形成に絶縁体自体が及ぼす影響を最小化し、微細な表面モホロジーにより、その表面上に優れた付着力を有する微細パターンを形成することを促進する。 Another method is based on the properties of the insulator. In the case of the insulator, a filler component is often applied together with the resin, but as the filler, inorganic particles such as silica particles can be applied. When the inorganic particles are applied to an insulator as a filler, the size of the inorganic particles can affect the presence or absence of the formation of fine patterns, but the insulator applied in the embodiment has an average diameter of about 150 nm or less. Includes a particle-type filler of, specifically, a particle-type filler having an average diameter of about 1 nm to about 100 nm. These features minimize the effect of the insulator itself on the formation of an electrically conductive layer with a width of several micrometers while maintaining the physical properties required for the insulator above a certain level, and by fine surface morphology. , Promotes the formation of fine patterns with excellent adhesion on its surface.
前記上面接続層27は、前記上部分配パターン251とその少なくとも一部が電気的に連結され、前記上部絶縁層253に位置する上面連結パターン272と、前記半導体素子部30と前記上面連結パターン272とを電気的に連結する上面接続電極271とを含む。前記上面連結パターン272は、上部絶縁層253の一面上に位置してもよく、少なくともその一部が上部絶縁層上に露出しながら埋め込まれていてもよい。例えば、前記上面連結パターンが前記上部絶縁層の一面上に位置する場合は、めっきなどの方式で前記上部絶縁層を形成することができ、前記上面連結パターンが、その一部が上部絶縁層上に露出しながら埋め込まれている場合は、銅めっき層などを形成した後、表面研磨、表面エッチングなどの方法で絶縁層又は電気伝導性層の一部が除去されたものであってもよい。
In the upper
前記上面連結パターン272は、上記で説明した上部分配パターン251のように、微細パターンを少なくともその一部に含むことができる。このように微細パターンを含む上面連結パターン272は、より多数個の素子を狭い面積下でも電気的に連結できるようにし、素子間又は外部との電気的信号の連結をより円滑にし、より集積化されたパッケージングが可能である。
The upper
前記上面接続電極271は、前記半導体素子部30と端子などで直接連結されてもよく、前記半導体素子部30とソルダーボールなどの素子連結部51を媒介して連結されてもよい。
The upper
前記パッケージング基板20は、マザーボード10とも連結される。前記マザーボード10は、前記コア層22の前記第2面214の少なくとも一部上に位置するコア分配層である第2面分配パターン241cとマザーボードの端子を介して直接連結されてもよく、前記第2面分配パターン241cとソルダーボールなどのボード連結部を媒介して電気的に連結されてもよい。また、前記第2面分配パターン241cは、前記コア層22の下部に位置する下部層29を媒介して前記マザーボード10と連結されてもよい。
The
前記下部層29は、下部分配層291及び下面接続層292を含む。
The
下部分配層291は、i)前記第2面214とその少なくとも一部が接する下部絶縁層291b;及びii)前記下部絶縁層に内蔵(埋設)され、予め定められたパターンを有するものであって、前記コア分配層とその少なくとも一部が電気的に連結される下部分配パターン291a;を含む。
The
下面接続層292は、i)前記下面連結パターンと電気的に連結される下面接続電極292aを含み、ii)前記下部分配パターンとその少なくとも一部が電気的に連結され、前記下部絶縁層の一面上に少なくともその一部が露出する下面連結パターン292bをさらに含むことができる。
The bottom
前記下面連結パターン292bは、マザーボード10と連結される部分であって、より効率的な電気的信号の伝達のために、前記上面連結パターン272と異なり、微細パターンより幅が広い非微細パターンで形成され得る。
The lower
前記半導体素子部30と前記マザーボード10との間に位置するパッケージング基板20には、前記ガラス基板21以外に、実質的に追加的な他の基板を適用しないことを発明の特徴の一つとする。
One of the features of the invention is that substantially no additional substrate other than the
既存には、素子とマザーボードとを連結する間に、インターポーザと有機基板を共に積層して適用した。少なくとも二つの理由によってこのように多段の形態を適用したと把握されるが、その一つの理由は、素子の微細なパターンをマザーボードに直接接合させるにはスケール上の問題があるという点にあり、他の一つの理由は、接合過程で又は半導体装置の駆動過程で熱膨張係数の差による配線損傷の問題が発生し得るという点にある。具現例では、熱膨張係数が半導体素子と類似するガラス基板を適用し、ガラス基板の第1面及びその上部層に、素子の実装に十分な程度に微細なスケールを有する微細パターンを形成することによって、このような問題を解決した。 In the existing, the interposer and the organic substrate were laminated together and applied while connecting the element and the motherboard. It is understood that such a multi-stage form is applied for at least two reasons, one of which is that there is a scale problem in directly joining the fine pattern of the element to the motherboard. Another reason is that the problem of wiring damage due to the difference in the coefficient of thermal expansion may occur in the joining process or in the driving process of the semiconductor device. In the embodiment, a glass substrate having a coefficient of thermal expansion similar to that of a semiconductor device is applied, and a fine pattern having a fine scale sufficient for mounting the device is formed on the first surface of the glass substrate and the upper layer thereof. Solved such a problem.
具現例において、前記コア分配層24の電気伝導性層のうち薄いものの厚さは、前記上部層26の電気伝導性層のうち薄いものの幅と同じかそれより厚くてもよい。このようにコア分配層24の電気伝導性層のうち薄いものの厚さが前記上部層26の電気伝導性層のうち薄いものの幅と同じかそれより厚い場合、素子とマザーボードとの間で電気的信号をより効率的に伝達することができる。
In the embodiment, the thickness of the thin electric conductive layer of the
具現例において、前記コア分配層24の電気伝導性層のうち薄いものの厚さは、前記上部層26の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tus)と同じかそれより厚くてもよい。このようにコア分配層24の電気伝導性層のうち薄いものの厚さが前記上部層26の電気伝導性層のうち薄いものの厚さと同じかそれより厚い場合、素子とマザーボードとの間で電気的信号をより効率的に伝達することができる。
In the embodiment, the thickness of the thin electric conductive layer of the
前記コアビア23の最小内径での電気伝導性層の厚さは、前記上部層26の電気伝導性層のうち薄いものの幅と同じかそれより厚くてもよい。このようにコアビアの最小内径での電気伝導性層の厚さが前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの幅と同じかそれより厚い場合、素子とマザーボードとの間で電気的信号をより効率的に伝達することができる。
The thickness of the electrically conductive layer at the minimum inner diameter of the core via 23 may be the same as or thicker than the width of the thinner one of the electrically conductive layers of the
前記コアビア23の最小内径での電気伝導性層の厚さは、前記上部層26の電気伝導性層のうち薄いものの厚さと同じかそれより厚くてもよい。このようにコアビアの最小内径での電気伝導性層の厚さが前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さと同じかそれより厚い場合、素子とマザーボードとの間で電気的信号をより効率的に伝達することができる。
The thickness of the electrically conductive layer at the minimum inner diameter of the core via 23 may be the same as or thicker than the thickness of the thinner one of the electrically conductive layers of the
具現例において、コア分配パターン241の平均厚さは、前記上面連結パターン272のうち薄いものの幅(Wus)を基準にして約1倍乃至約20倍厚くてもよく、約1倍乃至約15倍厚くてもよい。また、コア分配パターン241の平均厚さは、前記上面連結パターン272のうち薄いものの幅(Wus)を基準にして約1倍乃至約10倍厚くてもよく、約1倍乃至約8倍厚くてもよい。このような比率を有するコア分配パターン241を前記パッケージング基板に適用する場合、高度に集積化された素子から電気的信号がマザーボードに連結される過程をより効率化することができる。
In the embodiment, the average thickness of the
具現例において、コア分配パターン241の平均厚さは、前記上面連結パターン272のうち薄いものの厚さ(Tus)を基準にして約0.7倍乃至約12倍厚い厚さ(Tcv)であってもよく、約1.0倍乃至約10倍厚い厚さ(Tcv)であってもよい。また、コア分配パターン241は、前記上面連結パターン272のうち薄いものの厚さ(Tus)を基準にして約1.1倍乃至約8倍厚い厚さ(Tcv)を有してもよく、約1.1倍乃至約6倍厚い厚さ(Tcv)を有してもよく、約1.1倍乃至約3倍厚い厚さ(Tcv)を有してもよい。このような厚さの比率を示すコア分配パターン241を有する場合、高度に集積化された素子から電気的信号がマザーボードに連結される過程をより効率化することができる。
In the embodiment, the average thickness of the
具現例において、前記コアビアの内径面上に位置するコア分配パターンであるコアビア分配パターン241bの平均厚さは、前記上面連結パターン272のうち薄いものの幅(Wus)を基準にして約1倍乃至約12倍厚くてもよく、約1倍乃至約10倍厚くてもよい。また、前記コアビア分配パターン241bの平均厚さは、前記上面連結パターン272のうち薄いものの幅(Wus)を基準にして約1倍乃至約8倍厚くてもよく、約1倍乃至約6倍厚くてもよい。このような平均厚さの比率を有するコアビア分配パターン241bを前記パッケージング基板に適用する場合、高度に集積化された素子から電気的信号がマザーボードに連結される過程をより効率化することができる。
In the embodiment, the average thickness of the core via
前記コア分配パターン241は、図面に開示したように、コアビアの内径に一定の厚さで電気伝導性層が形成された形態で、その残りの部分には絶縁体層が充填されたものであってもよく、必要によって、コアビアの空間が余分の空間なしで電気伝導性層で充填されたものであってもよい。このようにコアビアの空間が電気伝導性層で充填された場合、コアビアパターンの幅は、内径面に近いコアビアパターンの一側から電気伝導性層の中央までの距離とする(以下、同一である)。
As disclosed in the drawings, the
具現例において、コア分配パターン241のうち薄いものの厚さ(Tcv)は、前記上面連結パターン272のうち薄いものの幅(Wus)を基準にして約0.8倍乃至約10倍厚くてもよく、約0.8倍乃至約7倍厚くてもよい。また、コア分配パターン241のうち薄いものの厚さ(Tcv)は、前記上面連結パターン272のうち薄いものの幅(Wus)を基準にして約0.9倍乃至約6倍厚い厚さ(Tcv)であってもよく、約1倍乃至約4倍厚い厚さ(Tcv)であってもよい。このような厚さの比率を有するコア分配パターン241を適用する場合、高度に集積化された素子から電気的信号がマザーボードに連結される過程をより効率化することができる。
In the embodiment, the thickness (Tcv) of the thin
具現例において、第2面分配パターン241cのうち厚いものは、前記上面連結パターン272のうち薄いものの厚さ(Tus)を基準にして約0.7倍乃至約20倍厚い配線厚さ(Tsc)を有してもよく、約0.7倍乃至約15倍厚い配線厚さ(Tsc)を有してもよい。また、第2面分配パターン241cは、前記上面連結パターン272のうち薄いものの厚さ(Tus)を基準にして約1倍乃至約12倍厚い配線厚さ(Tsc)を有してもよく、約1.1倍乃至約5倍厚い配線厚さ(Tsc)を有してもよい。このような配線厚さを第2面分配パターン241cが有する場合、高度に集積化された素子から電気的信号がマザーボードに連結される過程をより効率化することができる。
In the embodiment, the thicker one of the second
具現例において、第2面分配パターン241cのうち厚いものの幅(Wsc)は、前記上面連結パターン272のうち薄いものの幅(Wus)を基準にして約1倍乃至約20倍厚くてもよく、約1倍乃至約15倍厚くてもよい。また、第2面分配パターン241cのうち厚いものの幅(Wsc)は、前記上面連結パターン272のうち薄いものの幅(Wus)を基準にして約2倍乃至約10倍厚くてもよく、約2倍乃至約8倍厚くてもよい。このような比率を有する第2面分配パターン241cを適用する場合、高度に集積化された素子から電気的信号がマザーボードに連結される過程をより効率化することができる。
In the embodiment, the width (Wsc) of the thick one of the second
具現例において、前記下面連結パターン292bのうち厚いものの幅(Wds)は、前記上面連結パターン272のうち薄いものの幅(Wus)を基準にして約1倍乃至約20倍厚くてもよく、約1倍乃至約15倍厚くてもよい。また、前記下面連結パターン292bのうち厚いものの幅(Wds)は、前記上面連結パターン272のうち薄いものの幅(Wus)を基準にして約2倍乃至約10倍厚くてもよく、約2倍乃至約8倍厚くてもよい。このような幅の比率を有する下面連結パターン292bを適用する場合、高度に集積化された素子から電気的信号がマザーボードに連結される過程をより効率化することができる。
In the embodiment, the width (Wds) of the thick one of the lower
具現例において、前記下面接続電極292aのうち厚いものの幅(図示せず)は、前記上面連結パターン272のうち薄いものの幅(Wus)を基準にして約0.7倍乃至約30倍厚くてもよく、約0.8倍乃至約20倍厚くてもよい。前記下面接続電極292aのうち厚いものの幅(図示せず)は、前記上面連結パターン272のうち薄いものの幅(Wus)を基準にして約1倍乃至約15倍厚くてもよく、約1倍乃至約10倍厚くてもよい。具現例において、前記下面連結パターン292bは、少なくとも一部が前記上面連結パターン272のうち薄いものの厚さ(Tus)を基準にして約0.7倍乃至約30倍の厚さ(Tds)を有してもよく、約1倍乃至約25倍広い厚さ(Tds)を有してもよく、約1.5倍乃至約20倍広い厚さ(Tds)を有してもよい。このような幅の比率を有する下面接続電極292aを適用する場合、高度に集積化された素子から電気的信号がマザーボードに連結される過程をより効率化することができる。
In the embodiment, the width of the thick one of the bottom
前記半導体装置100は、相当薄い厚さを有するパッケージング基板20を有するので、前記半導体装置の全体的な厚さを薄くすることができ、微細パターンを適用することによって、より狭い面積でも意図する電気的な連結パターンを配置することができる。具体的には、前記パッケージング基板の厚さは、約2000μm以下であってもよく、約1500μm以下であってもよく、約900μmであってもよい。また、前記パッケージング基板の厚さは、約120μm以上であってもよく、約150μm以上であってもよい。前記パッケージング基板は、上記で説明した特徴により、比較的薄い厚さでも素子とマザーボードとを電気的に且つ構造的に安定するように連結し、半導体装置の小型化及び薄膜化により寄与することができる。
Since the
前記パッケージング基板20の上面を基準にして約100μm×100μmの大きさに切断したものの抵抗値は、約2.6×10-6Ω以上であってもよく、約3.6×10-6Ω以上であってもよく、約20.6×10-6Ω以上であってもよい。前記パッケージング基板の抵抗値は、約27.5×10-6Ω以下であってもよく、約25.8×10-6Ω以下であってもよく、約24.1×10-6Ω以下であってもよい。例示的に、前記抵抗値は、上記で説明した一定の大きさに切断したものの上部層の電気伝導性層と下部層の電気伝導性層との間の抵抗を測定したものであって、コアビアパターンにより、前記上部層の電気伝導性層と下部層の電気伝導性層とが互いに連結されて測定された抵抗値である。前記抵抗値は、下記の実験例に記載した方法で測定することができる。前記抵抗値を満足するパッケージング基板は、電気的信号を外部に容易に伝達することができる。
The resistance value of the product cut into a size of about 100 μm × 100 μm with respect to the upper surface of the
図6乃至図8は、実施例に係るパッケージング基板の製造過程を断面で説明するフローチャートである。以下では、図6乃至図8を参照して、更に他の具現例に係るパッケージング基板の製造方法を説明する。 6 to 8 are flowcharts illustrating the manufacturing process of the packaging substrate according to the embodiment in a cross section. Hereinafter, a method for manufacturing a packaging substrate according to still another embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 8.
具現例のパッケージング基板の製造方法は、ガラス基板の第1面及び第2面の予め定められた位置に欠陥を形成する準備ステップ;エッチング液を前記欠陥が形成されたガラス基板に加えて、コアビアが形成されたガラス基板を設けるエッチングステップ;前記コアビアが形成されたガラス基板の表面をめっきすることによって電気伝導性層であるコア分配層を形成し、コア層を製造するコア層製造ステップ;及び前記コア層の一面上に、絶縁層で覆われた電気伝導性層である上部分配層を形成する上部層製造ステップ;を含み、上記で説明したパッケージング基板を製造する。 The method of manufacturing the packaging substrate of the embodiment is a preparatory step of forming defects at predetermined positions on the first and second surfaces of the glass substrate; an etching solution is added to the glass substrate on which the defects are formed. An etching step for providing a glass substrate on which a core via is formed; a core layer manufacturing step for forming a core distribution layer which is an electrically conductive layer by plating the surface of the glass substrate on which the core via is formed; And an upper layer manufacturing step of forming an upper distribution layer, which is an electrically conductive layer covered with an insulating layer, on one surface of the core layer; the packaging substrate described above is manufactured.
前記コア層製造ステップは、前記コアビアが形成されたガラス基板の表面に、アミン基を有するナノ粒子を含む有・無機複合プライマー層を形成し、前処理されたガラス基板を設ける前処理過程;及び前記前処理されたガラス基板に金属層をめっきするめっき過程;を含むことができる。 The core layer manufacturing step is a pretreatment process in which a presence / inorganic composite primer layer containing nanoparticles having an amine group is formed on the surface of the glass substrate on which the core via is formed, and the pretreated glass substrate is provided; The plating process of plating a metal layer on the pretreated glass substrate; can be included.
前記コア層製造ステップは、前記コアビアが形成されたガラス基板の表面にスパッタリングを通じて金属含有プライマー層を形成し、前処理されたガラス基板を設ける前処理過程;及び前記前処理されたガラス基板に金属層をめっきするめっき過程;を含むことができる。 The core layer manufacturing step is a pretreatment step of forming a metal-containing primer layer on the surface of the glass substrate on which the core vias are formed by sputtering to provide a pretreated glass substrate; and a metal on the pretreated glass substrate. The plating process of plating the layer; can be included.
前記コア層製造ステップと前記上部層製造ステップとの間には絶縁層形成ステップがさらに含まれ得る。 An insulating layer forming step may be further included between the core layer manufacturing step and the upper layer manufacturing step.
前記絶縁層形成ステップは、絶縁体フィルムを前記コア層上に位置させた後、感圧ラミネートを行うことによってコア絶縁層を形成するステップであってもよい。 The insulating layer forming step may be a step of forming the core insulating layer by locating the insulating film on the core layer and then performing pressure-sensitive laminating.
以下では、パッケージング基板の製造方法をより詳細に説明する。 Hereinafter, the method for manufacturing the packaging substrate will be described in more detail.
1)準備ステップ(ガラス欠陥形成過程):平坦な第1面及び第2面を有するガラス基板21aを準備し、コアビアの形成のために予め定められた位置のガラス表面に欠陥(溝、21b)を形成する。前記ガラス基板としては、電子装置の基板などに適用されるガラス基板が適用されてもよく、例えば、無アルカリガラス基板などが適用され得るが、これに限定されない。市販の製品として、コーニング社、ショット社、AGCなどの製造社で製造した製品が適用され得る。前記欠陥(溝)の形成時には、機械的なエッチング、レーザー照射などの方式が適用され得る。
1) Preparation step (glass defect forming process): A
2)エッチングステップ(コアビア形成ステップ):欠陥(溝、21b)が形成されたガラス基板21aは、物理的又は化学的なエッチング過程を通じてコアビア23を形成する。エッチング過程で、ガラス基板の欠陥部分にビアを形成すると同時に、ガラス基板21aの表面も同時にエッチングされ得る。このようなガラス表面のエッチングを防止するために、マスキングフィルムなどを適用することもできるが、マスキングフィルムを適用して除去する過程の煩雑さなどを考慮した上で、欠陥のあるガラス基板自体をエッチングすることができ、この場合、最初のガラス基板の厚さよりも、コアビアを有するガラス基板の厚さが多少薄くなってもよい。
2) Etching step (core via forming step): The
3-1)コア層製造ステップ:ガラス基板上に電気伝導性層21dを形成する。前記電気伝導性層としては、代表的に銅金属を含む金属層が適用され得るが、これに限定されない。
3-1) Core layer manufacturing step: An electrically
ガラスの表面(ガラス基板の表面及びコアビアの表面を含む)及び銅金属の表面は、その性質が異なることから付着力が劣る方である。具現例では、ドライ方式とウェット方式の二つの方法でガラス表面と金属との間の付着力を向上させた。 The surface of glass (including the surface of the glass substrate and the surface of the core via) and the surface of the copper metal have different properties, so that the adhesive strength is inferior. In the embodiment, the adhesive force between the glass surface and the metal was improved by two methods, a dry method and a wet method.
ドライ方式は、スパッタリングを適用する方式、すなわち、金属スパッタリングでガラス表面及びコアビアの内径にシード層21cを形成する方式である。前記シード層の形成時には、チタン、クロム、ニッケルなどの異種金属が銅などと共にスパッタリングされてもよく、この場合、ガラスの表面モホロジーと金属粒子とが相互作用するアンカー効果などによってガラス-金属付着力が向上すると考えられる。
The dry method is a method of applying sputtering, that is, a method of forming a
ウェット方式は、プライマー処理をする方式であって、アミンなどの官能基を有する化合物質で前処理をすることによってプライマー層21cを形成する方式である。意図する付着力の程度によってシランカップリング剤で前処理をした後、アミン官能基を有する化合物又は粒子でプライマー処理をすることができる。上記でも言及したように、具現例の支持体基板は、微細パターンを形成できる程度の高性能であることを必要とし、これは、プライマー処理後にも維持されなければならない。よって、このようなプライマーがナノ粒子を含む場合は、平均直径が150nm以下の大きさを有するナノ粒子が適用されることが好ましく、例えば、アミン基を有する粒子としてはナノ粒子が適用されることが好ましい。前記プライマー層は、例示的にMEC社のCZシリーズなどで製造する接合力改善剤が適用されることによって形成され得る。
The wet method is a method of performing primer treatment, and is a method of forming a
前記シード層/プライマー層21cにおいては、電気伝導性層の形成が不必要な部分を除去した状態で又は除去していない状態で選択的に電気伝導性層が金属層を形成することができる。また、前記シード層/プライマー層21cは、電気伝導性層の形成が必要な部分又は不必要な部分を選択的に金属めっきに活性化された状態又は不活性化された状態で処理し、以降の工程を進めることができる。例えば、前記活性化又は不活性化処理としては、一定の波長のレーザーなどの光照射処理、薬品処理などが適用され得る。金属層の形成時には、半導体素子の製造に適用される銅めっき方法などが適用され得るが、これに限定されない。
In the seed layer /
前記金属めっき時に、めっき液の濃度、めっき時間、適用する添加剤の種類などの多くの変数を調節し、形成される電気伝導性層の厚さを調節することができる。 During the metal plating, many variables such as the concentration of the plating solution, the plating time, and the type of the additive to be applied can be adjusted to adjust the thickness of the electrically conductive layer formed.
前記コア分配層の一部が不必要である場合は除去されてもよく、シード層が一部除去されたり不活性化処理された後で金属めっきを進めることによって、予め定められたパターンで電気伝導性層を形成し、コア分配層のエッチング層21eが形成されてもよい。
If a part of the core distribution layer is unnecessary, it may be removed, and by proceeding with metal plating after the seed layer is partially removed or inactivated, electricity is obtained in a predetermined pattern. The conductive layer may be formed, and the
3-2)絶縁層形成ステップ:コアビアは、前記電気伝導層であるコア分配層の形成後、絶縁層で空のスペースを埋める絶縁層形成ステップを経ることができる。このとき、絶縁層としては、フィルム形態で製造されたものが適用されてもよく、例えば、感圧ラミネーション方法などによるフィルム形態の絶縁層が適用されてもよい。このように感圧ラミネートを進めると、絶縁層が前記コアビア内部の空のスペースにまで十分に埋め込まれ、ボイドの形成がないコア絶縁層を形成することができる。 3-2) Insulation layer forming step: The core via can go through an insulating layer forming step of filling an empty space with an insulating layer after forming the core distribution layer which is the electric conductive layer. At this time, as the insulating layer, one manufactured in the form of a film may be applied, and for example, an insulating layer in the form of a film by a pressure-sensitive lamination method or the like may be applied. By advancing the pressure-sensitive laminating in this way, the insulating layer is sufficiently embedded even in the empty space inside the core via, and the core insulating layer without the formation of voids can be formed.
4)上部層製造ステップ:コア層上に上部絶縁層及び上部分配パターンを含む上部分配層を形成するステップである。上部絶縁層は、絶縁層23aを形成する樹脂組成物をコーティングしたり、絶縁フィルムを積層する方式で形成されてもよく、簡便には絶縁フィルムを積層する方式で形成されることが好ましい。絶縁フィルムの積層は、絶縁フィルムをラミネートして硬化する過程で進められ得るが、このとき、感圧ラミネーション方法を適用すると、コアビアの内部に電気伝導性層が形成されていない層などにも絶縁樹脂が十分に埋め込まれ得る。前記上部絶縁層の場合も、ガラス基板と少なくともその一部で直接当接し、その結果、十分な付着力を有するものを適用する。具体的には、前記ガラス基板及び前記上部絶縁層は、ASTM D3359による付着力テスト値が4B以上を満足する特性を有することが好ましい。
4) Upper layer manufacturing step: A step of forming an upper insulating layer and an upper distribution layer including an upper distribution pattern on the core layer. The upper insulating layer may be formed by coating a resin composition forming the insulating
上部分配パターンは、前記絶縁層23aを形成し、予め定められたパターンで電気伝導性層23cを形成し、不必要な部分をエッチングした後、電気伝導性層のエッチング層23dを形成する過程を繰り返すことによって形成されてもよく、絶縁層を挟んで隣り合うように形成される電気伝導性層の場合は、絶縁層にブラインドビア23bを形成した後、めっき工程を進める方式で形成されてもよい。ブラインドビアの形成時には、レーザーエッチング、プラズマエッチングなどの乾式エッチング方式、マスキング層及びエッチング液を用いた湿式エッチング方式などが適用され得る。
The upper distribution pattern is a process of forming the insulating
5)上面接続層及びカバー層形成ステップ:上面連結パターン及び上面接続電極も、上部分配層の形成と類似する過程で形成され得る。具体的には、上面連結パターン及び上面接続電極は、絶縁層23eに絶縁層のエッチング層23fを形成し、これに再び電気伝導性層23gを形成した後、電気伝導性層のエッチング層23hを形成する方式などで形成され得るが、エッチングの方式を適用することなく、電気伝導性層のみを選択的に形成する方法で形成されてもよい。カバー層は、上面接続電極に対応する位置に開口部(図示せず)が形成されることによって上面接続電極が露出し、素子連結部又は素子の端子などと直接連結できるように形成され得る。
5) Top connection layer and cover layer formation step: The top connection pattern and top connection electrodes can also be formed in a process similar to the formation of the top distribution layer. Specifically, in the upper surface connection pattern and the upper surface connection electrode, the
6)下面接続層及びカバー層形成ステップ:上記で説明した上面接続層及びカバー層形成ステップと類似する方式で下部分配層及び/又は下面接続層を形成し、選択的にカバー層(図示せず)を形成することができる。 6) Bottom connection layer and cover layer forming step: The lower distribution layer and / or the bottom connection layer is formed by a method similar to the upper surface connection layer and cover layer forming step described above, and the cover layer (not shown) is selectively formed. ) Can be formed.
以下では、具体的な実施例を通じて本発明をより具体的に説明する。下記の実施例は、本発明の理解を促進するための例示に過ぎなく、本発明の範囲がこれに限定されるのではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples. The following examples are merely examples for facilitating the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
<製造例1-パッケージング基板の製造> <Manufacturing example 1-Manufacturing of packaging substrate>
1)準備ステップ(ガラス欠陥形成過程):平坦な第1面及び第2面を有するガラス基板21aを準備し、コアビアの形成のために予め定められた位置のガラス表面に欠陥(溝、21b)を形成した。前記ガラスとしては、ホウケイ酸ガラス(コーニング社)を適用した。前記欠陥(溝)の形成時には、機械的なエッチング及びレーザー照射方式が適用された。
1) Preparation step (glass defect forming process): A
2)エッチングステップ(コアビア形成ステップ):欠陥(溝、21b)が形成されたガラス基板21aは、物理的又は化学的なエッチング過程を通じてコアビア23を形成した。
2) Etching step (core via forming step): The
3-1)コア層製造ステップ:ガラス基板上に電気伝導性層21dを形成した。前記電気伝導性層としては、銅金属を含む金属層が適用された。ドライ方式とウェット方式の二つの方法で前記ガラス基板の表面と金属層との間の付着力を向上させた。前記ドライ方式は、スパッタリングを適用する方式、すなわち、金属スパッタリングでガラス表面及びコアビアの内径にシード層21cを形成する方式である。前記シード層の形成時に、チタン、クロム、及びニッケルのうちいずれか一つ以上の異種金属が銅などと共にスパッタリングされた。前記ウェット方式は、プライマー処理をする方式であって、アミンなどの官能基を有する化合物質で前処理をすることによってプライマー層21cを形成する方式である。シランカップリング剤で前処理をした後、アミン官能基を有する化合物又は粒子でプライマー処理をした。このようなプライマーとしては、平均直径が150nm以下の大きさを有するナノ粒子が適用され、アミン基を有する粒子としてはナノ粒子が適用された。前記プライマー層は、MEC社のCZシリーズで製造する接合力改善剤が適用されることによって形成された。
3-1) Core layer manufacturing step: An electrically
前記シード層/プライマー層21cは、電気伝導性層の形成が必要な部分又は不必要な部分を選択的に金属めっきに活性化された状態又は不活性化された状態で処理した。前記活性化又は不活性化処理としては、一定の波長のレーザーなどの光照射処理、薬品処理などが適用された。金属層の形成時には、半導体素子の製造に適用される銅めっき方法が適用された。
In the seed layer /
前記シード層が一部除去されたり不活性化処理された後で金属めっきを進めることによって、予め定められたパターンで電気伝導性層を形成し、コア分配層のエッチング層21eを形成した。
By proceeding with metal plating after the seed layer was partially removed or inactivated, an electrically conductive layer was formed in a predetermined pattern, and an
3-2)絶縁層形成ステップ:前記電気伝導層であるコア分配層の形成後、絶縁層で空のスペースを埋める絶縁層形成ステップを進めた。このとき、絶縁層としては、フィルム形態で製造されたものが適用され、感圧ラミネーション方法などによるフィルム形態の絶縁層が適用された。 3-2) Insulation layer formation step: After the formation of the core distribution layer, which is the electrical conduction layer, the insulation layer formation step of filling the empty space with the insulation layer was advanced. At this time, as the insulating layer, one manufactured in the form of a film was applied, and the insulating layer in the form of a film by a pressure-sensitive lamination method or the like was applied.
4)上部層製造ステップ:コア層上に上部絶縁層及び上部分配パターンを含む上部分配層を形成するステップを進めた。上部絶縁層は、絶縁フィルムを積層する方式で形成され、絶縁フィルムをラミネートして硬化する過程で形成された。前記上部絶縁層の場合も、ガラス基板と少なくともその一部で直接当接し、その結果、十分な付着力を有するものを適用した。具体的には、前記ガラス基板及び前記上部絶縁層としては、ASTM D3359による付着力テスト値が4B以上を満足する特性を有するものを適用した。 4) Upper layer manufacturing step: The step of forming the upper insulating layer and the upper distribution layer including the upper distribution pattern on the core layer was advanced. The upper insulating layer was formed by laminating an insulating film, and was formed in the process of laminating and curing the insulating film. Also in the case of the upper insulating layer, one having sufficient adhesive force was applied as a result of direct contact with the glass substrate at least a part thereof. Specifically, as the glass substrate and the upper insulating layer, those having a characteristic that the adhesion test value by ASTM D3359 is 4B or more was applied.
上部分配パターンは、前記絶縁層23aを形成し、予め定められたパターンで電気伝導性層23cを形成し、不必要な部分をエッチングした後、電気伝導性層のエッチング層23dを形成する過程を繰り返すことによって形成された。絶縁層を挟んで隣り合うように形成される電気伝導性層の場合は、絶縁層にブラインドビア23bを形成した後、めっき工程を進める方式で形成された。ブラインドビアの形成時には、レーザーエッチング、プラズマエッチングなどの乾式エッチング方式、マスキング層及びエッチング液を用いた湿式エッチング方式などが適用された。
The upper distribution pattern is a process of forming the insulating
5)上面接続層及びカバー層形成ステップ:絶縁層23eに絶縁層のエッチング層23fを形成し、これに再び電気伝導性層23gを形成した後、電気伝導性層のエッチング層23hを形成する方式で進めた。カバー層は、上面接続電極に対応する位置に開口部(図示せず)が形成されることによって上面接続電極が露出し、素子連結部又は素子の端子などと直接連結できるように形成された。
5) Top connection layer and cover layer forming step: A method in which the
このとき、前記3-1)ステップで形成されたコアビア内の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tcv)と、前記4)及び5)ステップで形成された上部分配パターン及び上面接続層の電気伝導性層のパターンのうち薄いものの幅(Wus)との比が1:1になるようにし、前記厚さ(Tcv)と、前記4)及び5)ステップで形成された上部分配パターン及び上面接続層の電気伝導性層のパターンのうち薄いものの厚さ(Tus)との比が1:0.7になるようにした。 At this time, the thickness (Tcv) of the thin electrical conductive layer in the core via formed in the 3-1) step, and the upper distribution pattern and the upper surface connecting layer formed in the 4) and 5) steps. The ratio of the pattern of the electrically conductive layer to the width (Wus) of the thin one is 1: 1 so that the thickness (Tcv) is combined with the upper distribution pattern and the upper surface formed in the steps 4) and 5). The ratio of the pattern of the electrically conductive layer of the connecting layer to the thickness (Tus) of the thin one was set to 1: 0.7.
6)下面接続層及びカバー層形成ステップ;上記で説明した上面接続層及びカバー層形成ステップと類似する方式で下部分配層及び/又は下面接続層を形成し、選択的にカバー層(図示せず)を形成することによってパッケージング基板を製造した。 6) Bottom connection layer and cover layer forming step; The lower distribution layer and / or the bottom connection layer is formed by a method similar to the upper surface connection layer and cover layer forming step described above, and the cover layer (not shown) is selectively formed. ) Was formed to manufacture a packaging substrate.
前記方法で製造されたパッケージング基板20は、
The
互いに向かい合う第1面及び第2面を有するガラス基板21と、前記ガラス基板を厚さ方向に貫通する多数のコアビア23と、前記ガラス基板又はコアビアの表面上に位置し、少なくともその一部が前記コアビアを介して前記第1面と前記第2面上の電気伝導性層を電気的に連結する電気伝導性層が位置するコア分配層24とを含むコア層;及び
A
前記第1面上に位置し、前記コア分配層と外部の半導体素子部とを電気的に連結する電気伝導性層を含む上部層26を含み、
The
前記上部層は、上部分配層25及び前記上部分配層上に位置する上面接続層27を含み、
The upper layer includes an
前記上部分配層は、前記第1面上に位置する上部絶縁層253;及び予め定められたパターンを有し、前記コア分配層24とその少なくとも一部が電気的に連結される電気伝導性層として前記上部絶縁層に内蔵される上部分配パターン251;を含み、
The upper distribution layer has an
前記コアビアは、前記第1面と接する第1開口部233;前記第2面と接する第2開口部234;及び前記第1開口部と前記第2開口部とを連結する全体のコアビアにおいてその内径が最も狭い区域である最小内径部235;を含み、
The core via has an inner diameter thereof in the
前記コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tcv)と、前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの幅(Wus)との比は1:1で、 The ratio of the thickness (Tcv) of the thin electric conductive layer of the core distribution layer to the width (Wus) of the thin electric conductive layer of the upper layer is 1: 1.
前記コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tcv)と、前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tus)との比は0.7:1である。 The ratio of the thickness (Tcv) of the thin electric conductive layer of the core distribution layer to the thickness (Tus) of the thin electric conductive layer of the upper layer is 0.7: 1.
<製造例2-パッケージング基板の製造> <Manufacturing example 2-Manufacturing of packaging substrate>
前記製造例1のパッケージング基板において、コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tcv)と、上部層の電気伝導性層のうち薄いものの幅(Wus)との比が12:1になるようにし、 In the packaging substrate of Production Example 1, the ratio of the thickness (Tcv) of the thin electric conductive layer of the core distribution layer to the width (Wus) of the thin electric conductive layer of the upper layer is 12 :. Make it 1
コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tcv)と、上部層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tus)との比が12:1になるようにしたことを除いては、前記製造例1と同一にして半導体装置を製造した。 Except that the ratio of the thickness (Tcv) of the thin electrical conductive layer of the core distribution layer to the thickness (Tus) of the thin electrical conductive layer of the upper layer is 12: 1. The semiconductor device was manufactured in the same manner as in Production Example 1.
<製造例3-パッケージング基板の製造> <Manufacturing example 3-Manufacturing of packaging substrate>
前記製造例1のパッケージング基板において、コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tcv)と、上部層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tus)との比が0.5:1になるようにしたことを除いては、前記製造例1と同一にして半導体装置を製造した。 In the packaging substrate of Production Example 1, the ratio of the thickness (Tcv) of the thin electric conductive layer of the core distribution layer to the thickness (Tus) of the thin electric conductive layer of the upper layer is 0. The semiconductor device was manufactured in the same manner as in Production Example 1 except that the ratio was set to 5.5: 1.
<製造例4-パッケージング基板の製造> <Manufacturing example 4-Manufacturing of packaging substrate>
前記製造例1のパッケージング基板において、コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tcv)と、上部層の電気伝導性層のうち薄いものの幅(Wus)との比が12:1になるようにし、 In the packaging substrate of Production Example 1, the ratio of the thickness (Tcv) of the thin electric conductive layer of the core distribution layer to the width (Wus) of the thin electric conductive layer of the upper layer is 12 :. Make it 1
コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tcv)と、上部層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tus)との比が13:1になるようにしたことを除いては、前記製造例1と同一にして半導体装置を製造した。 Except that the ratio of the thickness (Tcv) of the thin electrical conductive layer of the core distribution layer to the thickness (Tus) of the thin electrical conductive layer of the upper layer is 13: 1. The semiconductor device was manufactured in the same manner as in Production Example 1.
<実験例-電気的特性の測定> <Experimental example-Measurement of electrical characteristics>
前記製造例1乃至製造例4のパッケージング基板の上面を基準にして100μm×100μmの大きさに切断し、その電気的特性のうち抵抗値を比抵抗測定機を通じて測定し、前記厚さ(Tcv、Tus)及び幅(Wus)条件以外の他の条件は同一にし、その結果を表1に示した。 The packaging substrate of Production Examples 1 to 4 is cut into a size of 100 μm × 100 μm with reference to the upper surface of the packaging substrate, and the resistance value among the electrical characteristics thereof is measured through a resistivity measuring machine to obtain the thickness (Tcv). , Tus) and width (Wus) conditions are the same, and the results are shown in Table 1.
Tcv:コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ、Wus:上部層の電気伝導性層のうち薄いものの幅 Tcv: Thickness of the thin electrical conductive layer of the core distribution layer, Wus: Width of the thin electrical conductive layer of the upper layer
Tus:上部層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ Tus: Thickness of the thin electrical conductive layer in the upper layer
前記表1を参照すると、パッケージング基板において、コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tcv)と、上部層の電気伝導性層のうち薄いものの幅(Wus)との比が1:1~12:1で、前記厚さ(Tcv)と、上部層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tus)との比が0.7:1~12:1である製造例1及び製造例2は、3.6×10-6Ω~20.6×10-6Ωの良好な抵抗値を示した。このような特徴を有するパッケージング基板は、その上側又は下側に配置された素子に電気的信号を十分に円滑に伝達できると判断される。 Referring to Table 1 above, in the packaging substrate, the ratio of the thickness (Tcv) of the thin electric conductive layer of the core distribution layer to the width (Wus) of the thin electric conductive layer of the upper layer is A production example in which the ratio of the thickness (Tcv) to the thickness (Tus) of the thin one of the electrically conductive layers in the upper layer is 0.7: 1 to 12: 1 in the ratio of 1: 1 to 12: 1. 1 and Production Example 2 showed good resistance values of 3.6 × 10 -6 Ω to 20.6 × 10 -6 Ω. It is determined that the packaging substrate having such characteristics can sufficiently and smoothly transmit an electric signal to the elements arranged on the upper side or the lower side thereof.
具現例のパッケージング基板は、ガラス基板が有する寄生素子を形成することなく、薄く且つ十分な強度を有する基板支持体としての役割を果たせるなどの優れた特性と共に、ガラス基板内に適切な幅及び厚さで電気伝導性層を形成し、効率的な信号の伝達を誘導するなどの優れた特性を活用する。 The packaging substrate of the embodiment has excellent properties such as being able to serve as a substrate support that is thin and has sufficient strength without forming the parasitic element of the glass substrate, and has an appropriate width and width in the glass substrate. It forms an electrically conductive layer with a thickness and utilizes excellent properties such as inducing efficient signal transmission.
ガラス基板に形成されたコアビアの直径が過度に小さい場合は、その内部に電気伝導性層を十分に形成することが難しくなるおそれがあり、パッケージング基板の上下部の電気的信号が十分に円滑に伝達されないおそれがある。 If the diameter of the core via formed on the glass substrate is excessively small, it may be difficult to sufficiently form an electrically conductive layer inside the core via, and the electrical signals on the upper and lower parts of the packaging substrate are sufficiently smooth. May not be transmitted to.
コアビアの直径が過度に大きい場合は、その内部を電気伝導性層で全て充填することが不必要であるか、ボイドが容易に形成され得る。また、過度に大きい直径のコアビアを高い密度で形成する場合、ガラス基板自体の機械的な物性を一定水準以上に維持することが難しくなり得る。 If the diameter of the core via is excessively large, it is not necessary to fill the entire interior with an electrically conductive layer, or voids may be easily formed. Further, when the core vias having an excessively large diameter are formed at a high density, it may be difficult to maintain the mechanical properties of the glass substrate itself above a certain level.
このような各特性を考慮した上で、効率的な電気的信号の伝達のためには、コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tcv)と、上部層の電気伝導性層のうち薄いものの幅(Wus)との比が1:1~12:1で、前記厚さ(Tcv)と、上部層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さ(Tus)との比が0.7:1~12:1であることが好ましいと考えられる。 Considering each of these characteristics, in order to efficiently transmit electrical signals, the thickness (Tcv) of the thin electrical conductive layer of the core distribution layer and the electrical conductive layer of the upper layer The ratio of the thin one to the width (Wus) is 1: 1 to 12: 1, and the ratio of the thickness (Tcv) to the thickness of the thin one (Tus) of the upper electric conductive layer is 0. It is considered preferable that the ratio is 7: 1 to 12: 1.
以上では、具現例の好ましい実施例に対して詳細に説明したが、具現例の権利範囲は、これに限定されるのではなく、次の特許請求の範囲で定義している具現例の基本概念を用いた当業者の多くの変形及び改良形態も具現例の権利範囲に属する。 In the above, although the preferred embodiment of the embodiment has been described in detail, the scope of rights of the embodiment is not limited to this, but the basic concept of the embodiment defined in the following claims. Many modifications and improvements of those skilled in the art using the above also belong to the scope of the embodiment.
100:半導体装置 10:マザーボード
30:半導体素子部 32:第1半導体素子
34:第2半導体素子 36:第3半導体素子
20:パッケージング基板 22:コア層
223:コア絶縁層 21、21a:ガラス基板
213:第1面 214:第2面
23:コアビア 233:第1開口部
234:第2開口部 235:最小内径部
24:コア分配層 241:コア分配パターン
241a:第1面分配パターン 241b:コアビア分配パターン
241c:第2面分配パターン 26:上部層
25:上部分配層 251:上部分配パターン
252:ブラインドビア 253:上部絶縁層
27:上面接続層 271:上面接続電極
272:上面連結パターン 29:下部層
291:下部分配層 291a:下部分配パターン
291b:下部絶縁層 292:下面接続層
292a:下面接続電極 292b:下面連結パターン
50:連結部 51:素子連結部
52:ボード連結部 60:カバー層
21b:ガラス欠陥 21c:シード層、プライマー層
21d:コア分配層 21e:コア分配層のエッチング層
23a:絶縁層 23b:絶縁層のエッチング層
23c:電気伝導性層 23d:電気伝導性層のエッチング層
23e:絶縁層 23f:絶縁層のエッチング層
23g:電気伝導性層 23h:電気伝導性層のエッチング層
100: Semiconductor device 10: Semiconductor device 30: Semiconductor element 32: First semiconductor element 34: Second semiconductor element 36: Third semiconductor element 20: Packaging substrate 22: Core layer 223: Core insulating layer 21, 21a: Glass substrate 213: First surface 214: Second surface 23: Core via 233: First opening 234: Second opening 235: Minimum inner diameter 24: Core distribution layer 241: Core distribution pattern 241a: First surface distribution pattern 241b: Core via Distribution pattern 241c: Second surface distribution pattern 26: Upper layer 25: Upper distribution layer 251: Upper distribution pattern 252: Blind via 253: Upper insulating layer 27: Top connection layer 271: Top connection electrode 272: Top connection pattern 29: Lower Layer 291: Lower distribution layer 291a: Lower distribution pattern 291b: Lower insulating layer 292: Bottom connection layer 292a: Bottom connection electrode 292b: Bottom connection pattern 50: Connection 51: Element connection 52: Board connection 60: Cover layer 21b : Glass defect 21c: Seed layer, Primer layer 21d: Core distribution layer 21e: Core distribution layer etching layer 23a: Insulation layer 23b: Insulation layer etching layer 23c: Electrically conductive layer 23d: Electrically conductive layer etching layer 23e : Insulation layer 23f: Insulation layer etching layer 23g: Electrically conductive layer 23h: Electrically conductive layer etching layer
Claims (10)
前記パッケージング基板は、コア層、及び前記コア層上に位置する上部層を含み、
前記コア層は、ガラス基板及びコアビアを含み、
前記ガラス基板は、互いに向かい合う第1面及び第2面を有し、
前記コアビアは、前記ガラス基板を厚さ方向に貫通するものであって、多数個配置され、
前記コア層は、前記ガラス基板又はコアビアの表面上に位置するコア分配層を含み、
前記コア分配層は、少なくともその一部が前記コアビアを介して前記第1面上の電気伝導性層と前記第2面上の電気伝導性層とを電気的に連結し、
前記上部層は、前記第1面上に位置し、前記コア分配層と外部の半導体素子部とを電気的に連結する電気伝導性層を含み、
前記コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さは、前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの幅と同じがそれより厚い、半導体装置。 A semiconductor device portion in which one or more semiconductor elements are located; a packaging substrate electrically connected to the semiconductor element; and electrically connected to the packaging substrate to transmit an external electrical signal to the semiconductor element. , A motherboard that connects the semiconductor devices to each other;
The packaging substrate includes a core layer and an upper layer located on the core layer.
The core layer includes a glass substrate and a core via.
The glass substrate has a first surface and a second surface facing each other.
The core vias penetrate the glass substrate in the thickness direction, and a large number of the core vias are arranged.
The core layer includes a core distribution layer located on the surface of the glass substrate or core via.
At least a part of the core distribution layer electrically connects the electrically conductive layer on the first surface and the electrically conductive layer on the second surface via the core via.
The upper layer includes an electrically conductive layer located on the first surface and electrically connecting the core distribution layer and an external semiconductor element portion.
A semiconductor device in which the thickness of the thin electric conductive layer of the core distribution layer is the same as the width of the thin electric conductive layer of the upper layer, but is thicker than that.
前記上部絶縁層は、前記第1面上に位置する絶縁層で、
前記上部分配パターンは、前記コア分配層とその少なくとも一部が電気的に連結される電気伝導性層で、
前記上部分配パターンは、前記上部絶縁層に内蔵され、
前記上部分配パターンは、少なくともその一部に微細パターンを含み、
前記微細パターンは、幅が約4μm未満で、互いに隣り合う微細パターン間の間隔が約4μm未満であるものを含む、請求項1に記載の半導体装置。 Includes top insulation layer and top distribution pattern
The upper insulating layer is an insulating layer located on the first surface.
The upper distribution pattern is an electrically conductive layer in which at least a part thereof is electrically connected to the core distribution layer.
The upper distribution pattern is built in the upper insulating layer.
The upper distribution pattern contains at least a part thereof and a fine pattern.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the fine pattern includes a device having a width of less than about 4 μm and a distance between adjacent fine patterns of less than about 4 μm.
前記第2面分配パターンのうち厚いものの幅は、前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの幅の約1倍乃至約20倍である、請求項1に記載の半導体装置。 The second surface distribution pattern is an electrically conductive layer located on the second surface.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the width of the thick second surface distribution pattern is about 1 to about 20 times the width of the thin electric conductive layer of the upper layer.
前記コア層は、ガラス基板及びコアビアを含み、
前記ガラス基板は、互いに向かい合う第1面及び第2面を有し、
前記コアビアは、前記ガラス基板を厚さ方向に貫通するものであって、多数個配置され、
前記コア層は、前記ガラス基板又はコアビアの表面上に位置するコア分配層を含み、
前記コア分配層は、少なくともその一部が前記コアビアを介して前記第1面上の電気伝導性層と前記第2面上の電気伝導性層とを電気的に連結し、
前記上部層は、前記第1面上に位置し、前記コア分配層と外部の半導体素子部とを電気的に連結する電気伝導性層を含み、
前記コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さは、前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの幅と同じかそれより厚い、パッケージング基板。 Including a core layer and an upper layer located on the core layer.
The core layer includes a glass substrate and a core via.
The glass substrate has a first surface and a second surface facing each other.
The core vias penetrate the glass substrate in the thickness direction, and a large number of the core vias are arranged.
The core layer includes a core distribution layer located on the surface of the glass substrate or core via.
At least a part of the core distribution layer electrically connects the electrically conductive layer on the first surface and the electrically conductive layer on the second surface via the core via.
The upper layer includes an electrically conductive layer located on the first surface and electrically connecting the core distribution layer and an external semiconductor element portion.
A packaging substrate in which the thickness of the thin electrical conductive layer of the core distribution layer is equal to or thicker than the width of the thin electrical conductive layer of the upper layer.
前記パッケージング基板は、コア層、及び前記コア層上に位置する上部層を含み、
前記コア層は、ガラス基板及びコアビアを含み、
前記ガラス基板は、互いに向かい合う第1面及び第2面を有し、
前記コアビアは、前記ガラス基板を厚さ方向に貫通するものであって、多数個配置され、
前記コア層は、前記ガラス基板又はコアビアの表面上に位置するコア分配層を含み、
前記コア分配層は、少なくともその一部が前記コアビアを介して前記第1面上の電気伝導性層と前記第2面上の電気伝導性層とを電気的に連結し、
前記上部層は、前記第1面上に位置し、前記コア分配層と外部の半導体素子部とを電気的に連結する電気伝導性層を含み、
前記コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さは、前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さと同じかそれより厚い、半導体装置。 A semiconductor device portion in which one or more semiconductor elements are located; a packaging substrate electrically connected to the semiconductor element; and electrically connected to the packaging substrate to transmit an external electrical signal to the semiconductor element. , A motherboard that connects the semiconductor devices to each other;
The packaging substrate includes a core layer and an upper layer located on the core layer.
The core layer includes a glass substrate and a core via.
The glass substrate has a first surface and a second surface facing each other.
The core vias penetrate the glass substrate in the thickness direction, and a large number of the core vias are arranged.
The core layer includes a core distribution layer located on the surface of the glass substrate or core via.
At least a part of the core distribution layer electrically connects the electrically conductive layer on the first surface and the electrically conductive layer on the second surface via the core via.
The upper layer includes an electrically conductive layer located on the first surface and electrically connecting the core distribution layer and an external semiconductor element portion.
A semiconductor device in which the thickness of the thin electric conductive layer of the core distribution layer is the same as or thicker than the thickness of the thin electric conductive layer of the upper layer.
前記上部絶縁層は、前記第1面上に位置する絶縁層で、
前記上部分配パターンは、前記コア分配層とその少なくとも一部が電気的に連結される電気伝導性層で、
前記上部分配パターンは、前記上部絶縁層に内蔵され、
前記上部分配パターンは、少なくともその一部に微細パターンを含み、
前記微細パターンは、幅が約4μm未満で、互いに隣り合う微細パターン間の間隔が約4μm未満であるものを含む、請求項6に記載の半導体装置。 Includes top insulation layer and top distribution pattern
The upper insulating layer is an insulating layer located on the first surface.
The upper distribution pattern is an electrically conductive layer in which at least a part thereof is electrically connected to the core distribution layer.
The upper distribution pattern is built in the upper insulating layer.
The upper distribution pattern contains at least a part thereof and a fine pattern.
The semiconductor device according to claim 6, wherein the fine pattern includes a device having a width of less than about 4 μm and a distance between adjacent fine patterns of less than about 4 μm.
前記第2面分配パターンのうち厚いものの幅は、前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さの約0.7倍乃至約20倍である、請求項6に記載の半導体装置。 The second surface distribution pattern is an electrically conductive layer located on the second surface.
The semiconductor device according to claim 6, wherein the width of the thick second surface distribution pattern is about 0.7 to about 20 times the thickness of the thin electric conductive layer of the upper layer.
前記コア層は、ガラス基板及びコアビアを含み、
前記ガラス基板は、互いに向かい合う第1面及び第2面を有し、
前記コアビアは、前記ガラス基板を厚さ方向に貫通するものであって、多数個配置され、
前記コア層は、前記ガラス基板又はコアビアの表面上に位置するコア分配層を含み、
前記コア分配層は、少なくともその一部が前記コアビアを介して前記第1面上の電気伝導性層と前記第2面上の電気伝導性層とを電気的に連結し、
前記上部層は、前記第1面上に位置し、前記コア分配層と外部の半導体素子部とを電気的に連結する電気伝導性層を含み、
前記コア分配層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さは、前記上部層の電気伝導性層のうち薄いものの厚さと同じかそれより厚い、パッケージング基板。 Including a core layer and an upper layer located on the core layer.
The core layer includes a glass substrate and a core via.
The glass substrate has a first surface and a second surface facing each other.
The core vias penetrate the glass substrate in the thickness direction, and a large number of the core vias are arranged.
The core layer includes a core distribution layer located on the surface of the glass substrate or core via.
At least a part of the core distribution layer electrically connects the electrically conductive layer on the first surface and the electrically conductive layer on the second surface via the core via.
The upper layer includes an electrically conductive layer located on the first surface and electrically connecting the core distribution layer and an external semiconductor element portion.
A packaging substrate in which the thickness of the thin electrical conductive layer of the core distribution layer is equal to or thicker than the thickness of the thin electrical conductive layer of the upper layer.
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